ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Оптические инструменты, вооружающие глаз из "Оптика " Глаз по своему устройству (рис. 14.8) является в известном смысле аналогом фотоаппарата. Роль объектива играет совокупность преломляющих сред, еостоящих из водяниетой влаги А, хрусталика L и стекловидного тела О. [c.325] Наводка на различно удаленные предметы, носящая название аккомодации, достигается путем мышечного усилия, нз.меняющего кривизну хрусталика. Пределы расстояний, на которые возможна аккомодация, носят название дальней и ближней точек. Для нормального глаза дальняя точка, фиксируемая без усилий, лежит в бесконечности, а ближняя — на расстоянии, зависящем от возраста (от 10 см для двадцатилетних до 22 см к сорока годам). В более пожилом возрасте пределы аккомодации сужаются еще более (старческая дальнозоркость). Нередко встречаются глаза с ненормальными пределами аккомодации уже в молодом возрасте близорукие, для которых дальняя точка лежит на конечном расстоянии, иногда на очень небольшом, и дальнозоркие, с увеличенным расстоянием до ближней точки. Эти недостатки могут быть исправлены применением дополнительных линз, рассеивающих или собирательных (очки). [c.325] На рис. 14.9 заштрихованные места показывают, как расположены области, ясно различаемые глазом в пределах доступной ему аккомодации, т. е. области от ближней точки Ар до дальней точки Аг-Нормальный глаз в состоянии аккомодировать область от Ар — = 10—22 см до бесконечности. Для близорукого глаза область аккомодации приближена и ограничена на своей дальней границе. Для дальнозоркого глаза начало области аккомодации отодвинуто, а дальняя точка лежит на отрицательном расстоянии, т. е. за глазом. Это значит, что дальнозоркий глаз способен рассматривать мнимые точки, т. е. сводить на сетчатую оболочку не только параллельные, но и сходящиеся пучки. Таким образом, оптическая сила близорукого глаза больше, а дальнозоркого меньше, чем нормального. [c.325] Комбинация указанных факторов приводит к тому, что нормальный глаз позволяет очень хорошо судить о внешнем виде предметов. Однако вследствие характера структуры сетчатой оболочки, состоящей из отдельных элементов, глаз воспринимает как единую две точки объекта, если они настолько близки, что обе изображаются на одном элементе сетчатки колбочке). [c.327] Зрения, необходимый для различения деталей, носит название физиологического предельного угла и равен для невооруженного глаза приблизительно одной минуте. Однако такое значение угла разрешения деталей невооруженным глазом имеет место при условии, что наблюдаемый объект хорошо освещен. [c.328] Обычно испытание разрешающей способности глаза производится с помощью тест-объекта, имеющего вид, показанный на рис. 14.11, й (кружок Ландольта). Углом разрешения считается тот угол, под которым виден разрыв, еще отчетливо устанавливаемый испытуемым. За единицу остроты зрения принимают остроту зрения, которой соответствует угол разрешения в Г. Острота зрения равна /2, если минимальный разрешаемый угол равен 2, и т. д. Зависимость угла разрешения от освещенности тест-объекта для нормального глаза приведена в нижеследующей таблице. Из нее видно, что при хорошей освещенности (свыше 100 лк) острота зрения нормального глаза несколько больше единицы. [c.328] Таким образом при малых освещенностях разрешающая способность глаза может быть гораздо хуже Г и доходить до 1°. [c.328] Приближая предмет к глазу, мы уменьшаем ту часть предмета которая вырезается предельным физиологическим углом, и, следовательно, получаем возможность различать более мелкие детали. Однако приближение объекта ограничено способностью к аккомодации, и для нормального глаза наиболее удобным оказывается расстояние 25 см (расстояние наилучшего зрения). Делая усилие, нормальный молодой глаз может рассматривать предмет и с расстояния до 10 см. Близорукий глаз допускает уменьшение этого расстояния и поэтому может различать более мелкие детали. Дальнозоркий глаз, в частности глаз пожилых людей, затрудняется Б различении деталей (например, чтение). [c.328] Схема оптической системы микроскопа показана на рис. 14.12. Малый объект АВ помещается вблизи главного фокуса объектива 5 , дающего его увеличенное действительное изображение А В, которое рассматривают через окуляр 5., так, чтобы увеличенное мнимое изображение А В получалось на расстоянии наилучшего зрения от глаза или в бесконечности (наблюдение спокойным глазом). Оба способа наблюдения одинаково пригодны. [c.329] Окуляр работает с узкими пучками, но при этом приходится иметь дело и с наклонными пучками. Поэтому в окуляре стремятся к исправлению астигматизма, кривизны поля и хроматической аберрации (см. 86). Объектив и окуляр микроскопа делаются сменными, так что можно применять различные их комбинации в зависимости от задачи. Массивный штатив н тщательно выполненные приспособления для передвижения подвижных частей микроскопа составляют существенную часть хороших аппаратов. [c.331] На рис. 14.14 ф есть угол зрения, под которым виден отдаленный предмет ф — угол зрения, под которым видно изображение. [c.331] Действительно, в глаз попадают параллельные пучки, и оси пучков, идущих от краев изображения, составляют угол (р = ЬО а, ибо а и Ь лежат в ( юкальной плоскости окуляра. [c.332] Изображение, давае.мое объективом, перевернутое. Окуляр в некоторых случаях оставляет изображение перевернутым (астрономические трубы), в иных переворачивает еще раз, давая в конечном счете прямое изображение. Получение прямого изображения, важное для земных наблюдений, достигается разными способами (устройство окуляра, дополнительно переворачивающие призмы — призматические бинокли). Для каждой реальной трубы важно установить расположение диафрагм и оправ, определяющих апертурную диафрагму (входной и выходной зрачки) и диафрагму поля зрения. [c.332] Так как зрительные трубы любого типа предназначены, прежде всего, для вооружения глаза, то их выходной зрачок не должен превосходить размеров зрачка глаза. В противном случае часть светового потока, выходящего из трубы, будет задержана радужной оболочкой и не будет участвовать в построении изображения. Это значит, что внешние зоны объектива будут выключены из работы, причем действующей апертурной диафрагмой явится зрачок глаза наблюдателя. Таким образом, для правильного использования всей поверхности объектива необходимо так согласовать подбираемый к нему окуляр, а следовательно, и увеличение трубы, чтобы выходной зрачок имел нужные размеры. При ночных наблюдениях зрачок глаза не превосходит 6—8 мм при хорошего дневном освещении он равняется примерно 2—3 мм. [c.332] Нижним пределом диаметра выходного зрачка можно считать значение около 1 мм. В соответствии с этим максимальное полезное увеличение трубы с объективом 50 мм будет около 50, а для трубы с полуметровым объективом — около 500. Таким образом, для каждого диаметра объектива трубы можно указать сравнительно ограниченный диапазон рациональных увеличений, которые должны быть обеспечены подходящим выбором окуляров. [c.333] Зрительные трубы имеют очень широкое распространение и существуют в виде разнообразных вариантов, начиная от биноклей разного типа и кончая астрономическими телескопами. Главное внимание при коррекции объективов этих инструментов направляется на исправление сферической и хроматической аберраций и выполнение условия синусов, чего можно добиться применением двулинзовых систем (см. 82). Впрочем, современные трубы нередко делаются с более сложными объективами, позволяющими отчетливо видеть обширные участки горизонта. Окуляры труб должны обладать значительным углом зрения (от 40 до 70 ) и, следовательно, в них надлежит устранять астигматизм наклонных пучков, кривизну поля и хроматизм. Поэтому окуляры изготовляют всегда сложными, по крайней мере из двух линз. [c.333] НОМ (1672 г.), обратившимся к зеркалам в предположении, что линзовые объективы неизбежно страдают хроматической аберрацией. Известно, что заключение Ньютона было ошибочно (см. 86), и построение ахроматических объективов возможно. В настоящее время имеются первоклассные рефракторы, однако технически легче изготовить зеркало большого диаметра, чем однородный стеклянный диск, пригодный для изготовления большого линзового объектива. Поэтому, хотя требования к точности изготовления отражающей поверхности примерно в четыре раза выше, чем для преломляющей, изготовление очень больших зеркальных объективов оказалось более легкой задачей. Так, в настоящее время существует рефлектор с диаметром зеркала около 5 м (обсерватория Маунт-Паломар) и вступает в строй рефлектор диаметром 6 м (СССР), тогда как диаметр объектива наибольшего из существующих рефракторов достигает всего 1 м. [c.334] Схема рефрактора в принципе такая же, как на рис. 14.14. [c.334] Схема рефлектора простейшего типа в том виде, в каком она была предложена Ньютоном, изображена на рис. 14.16. В — отражательное зеркало. Плоское отклоняющее зеркало 5 служит для того, чтобы иметь возможность помещать окуляр и голову наблюдателя вне основного пучка и не вносить слишком большого диафрагмирования. Для огромных современных рефлекторов помещение наблюдателя целиком внутри трубы привело бы к относительно небольшому и вполне допустимому экранированию. Однако тепловые токи от тела наблюдателя в области основного хода световых лучей приводят к сильному понижению качества изображения. Поэтому сохраняют отклоняющее зеркало. [c.334] Вернуться к основной статье